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解题思路:

如下图所示,给定一个压入序列 $pushed$ 和弹出序列 $popped$ ,则压入 / 弹出操作的顺序(即排列)是 唯一确定 的。

Picture1.png

如下图所示,栈的数据操作具有 先入后出 的特性,因此某些弹出序列是无法实现的。

Picture2.png

考虑借用一个辅助栈 $stack$ ,模拟 压入 / 弹出操作的排列。根据是否模拟成功,即可得到结果。

  • 入栈操作: 按照压栈序列的顺序执行。
  • 出栈操作: 每次入栈后,循环判断 “栈顶元素 $=$ 弹出序列的当前元素” 是否成立,将符合弹出序列顺序的栈顶元素全部弹出。

由于题目规定 栈的所有数字均不相等 ,因此在循环入栈中,每个元素出栈的位置的可能性是唯一的(若有重复数字,则具有多个可出栈的位置)。因而,在遇到 “栈顶元素 $=$ 弹出序列的当前元素” 就应立即执行出栈。

算法流程:

  1. 初始化: 辅助栈 $stack$ ,弹出序列的索引 $i$ ;
  2. 遍历压栈序列: 各元素记为 $num$ ;
    1. 元素 $num$ 入栈;
    2. 循环出栈:若 $stack$ 的栈顶元素 $=$ 弹出序列元素 $popped[i]$ ,则执行出栈与 $i++$ ;
  3. 返回值: 若 $stack$ 为空,则此弹出序列合法。

复杂度分析:

  • 时间复杂度 $O(N)$ : 其中 $N$ 为列表 $pushed$ 的长度;每个元素最多入栈与出栈一次,即最多共 $2N$ 次出入栈操作。
  • 空间复杂度 $O(N)$ : 辅助栈 $stack$ 最多同时存储 $N$ 个元素。

<Picture3.png,Picture4.png,Picture5.png,Picture6.png,Picture7.png,Picture8.png,Picture9.png,Picture10.png,Picture11.png,Picture12.png,Picture13.png,Picture14.png>

代码:

题目指出 pushed 是 popped 的排列 。因此,无需考虑 $pushed$ 和 $popped$ 长度不同包含元素不同 的情况。

Python
class Solution:
    def validateStackSequences(self, pushed: List[int], popped: List[int]) -> bool:
        stack, i = [], 0
        for num in pushed:
            stack.append(num) # num 入栈
            while stack and stack[-1] == popped[i]: # 循环判断与出栈
                stack.pop()
                i += 1
        return not stack
Java
class Solution {
    public boolean validateStackSequences(int[] pushed, int[] popped) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        int i = 0;
        for(int num : pushed) {
            stack.push(num); // num 入栈
            while(!stack.isEmpty() && stack.peek() == popped[i]) { // 循环判断与出栈
                stack.pop();
                i++;
            }
        }
        return stack.isEmpty();
    }
}
C++
class Solution {
public:
    bool validateStackSequences(vector<int>& pushed, vector<int>& popped) {
        stack<int> stk;
        int i = 0;
        for(int num : pushed) {
            stk.push(num); // num 入栈
            while(!stk.empty() && stk.top() == popped[i]) { // 循环判断与出栈
                stk.pop();
                i++;
            }
        }
        return stk.empty();
    }
};

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